Магистерская диссертация на тему: Разработка структурной схемы. Синтез функциональных блоков

Введение

Цель выполнения курсового проекта состоит в закреплении теоретических знаний по схемным принципам построения устройств вычислительной техники, а также в приобретении практических навыков проектирования конкретных цифровых устройств. Для успешного осуществления работы необходимо уметь: подбирать и использовать литературные источники и нормативные документы; выявлять аналоги и обоснованно выбирать оптимальные технические решения; грамотно применять методы синтеза и анализа микроэлектронных узлов; оформлять схемную и текстовую документацию согласно требованиям ЕСКД.

Элементной базой современных вычислительных устройств служат большие и сверхбольшие интегральные схемы (ИС), в том числе программируемые логические ИС (ПЛИС), которые проектируются автоматизированными методами с помощью ЭВМ. Однако, внутренние структуры таких ИС представляют сочетания все тех же типовых узлов (логических элементов, комбинационных и последовательностных блоков), которые продолжают выпускаться в виде автономных ИС средней степени интеграции. Реализация проектируемого устройства на ИС средней интеграции предполагает определенную свободу выбора элементов с учетом их назначения и особенностей применения, а также позволяет проявить элементы творчества в процессе их сопряжения.

Можно выделить следующие основные этапы проектирования:

* этап формирования технического предложения и структурного проектирования на основе анализа задания и уровня техники в данной области;

* этап функционального проектирования с выявлением общих технических решений и принципов функционирования;

* этап схемотехнического проектирования на основе выбранной элементной базы с поиском принципиальных решений узлов, расчетом режимов элементов и оценкой технических показателей функционирования. Итогом данного этапа является разработанная схемная конструкторская документация;

* этап экспериментального исследования спроектированного устройства с целью подтверждения его работоспособности.

Техническим заданием на работу предусмотрено проектирование генератора последовательности двоичных слов. Подобный генератор может использоваться для формирования микропрограмм управления технологическим процессом, для генерирования измерительной последовательности импульсов, для образования цифровых сообщений при передаче информации по линии связи. объем проекта в его содержании по существу относительно невелик, устройство в зависимости от предпочтений исполнителя может содержать от 10 до 20 корпусов ИС средней интеграции. В то же время работа охватывает основные этапы проектирования от поиска возможных вариантов структуры до получения электрической принципиальной схемы с проверкой ее работоспособности.

Материалы проекта изложены в пояснительной записке и приложениях к ней, включающих принципиальную электрическую схему разработанного устройства и перечень входящих в нее элементов. Результатом работы является создание устройства, доведенного до уровня практической реализации и проверенного экспериментально путем компьютерного моделирования.

Оглавление

- Введение

- Разработка структурной схемы

- Синтез функциональных блоков

- Разработка генератора кодов

- Выбор варианта структуры генератора кодов

- Синтез комбинационной схемы на логических элементах

- Синтез комбинационной схемы на мультиплексорах

- Разработка блоков контроля кодовых комбинаций

- Синтез блока контроля ошибочных комбинаций на логических элементах

- Синтез блока контроля ошибочных комбинаций на мультиплексорах

- Синтез блока контроля заданных комбинаций на логических элементах

- Синтез блока контроля заданных комбинаций на мультиплексорах

- Сравнительный анализ и выбор оптимального варианта функциональной схемы

- Разработка принципиальной схемы

- Выбор элементной базы

- Выбор схемы и расчет генератора тактовых импульсов

- Расчет схемы начальной установки

- Расчет конденсаторов развязки по цепи питания

- Расчет длительности переходного процесса

- Расчет потребляемой мощности

- Оценка показателей надежности

- Моделирование отдельных узлов генератора в программе Electronics Workbench Заключение

- Литература

Заключение

Разработанный генератор кодовых последовательностей импульсов рассчитан на работу в стационарных наземных условиях и полностью соответствует заданию. В рамках проекта рассмотрены варианты реализации узлов и компонентов устройства, путем сравнительного анализа выбран оптимальный вариант схемы, проверена работоспособность схемы. Определены основные показатели функционирования и оценена надежность устройства.

Генератор кодовых последовательностей импульсов построен на базе стандартных интегральных микросхем преимущественно типа ТТЛШ и может найти применение в качестве контроллера вычислительной информационной системы.

Список литературы

1. Схемотехника ЭВМ: Учебник для студентов вузов спец. ЭВМ. Под ред. Г.Н. Соловьева. - М.: Высшая школа, 1985.

2. Угрюмов Е.П. Проектирование элементов и узлов ЭВМ: Учебное пособие для спец. ЭВМ вузов. - М.: Высшая школа,1987.

3. Алексенко А.Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника: Учеб. пособие для вузов.- М.:Радио и связь, 1990.

4. Последовательностные схемы средней интеграции типа транзисторно-транзисторной логики: Описание лабораторных работ по курсу "Расчет и проектирование элементов ЭВМ"./ Лернер М.И., Трифонов Е.Ф., Шадрин М.п. - Пенза, РИО ППИ, 1985.

5. Цифровые интегральные микросхемы: Справочник/ М.И.Богданович, И.Н.Грель, С.А.Дубина и др. - Мн.: Беларусь, Полымя, 1996.

6. Применение интегральных микросхем памяти: Справочник/А.А. Дерюгин, В.В. Цыркин, В.Е. Красовский и др.; Под ред. А.Ю. Гордонова, А.А. Дерюгина.- М.: Радио и связь, 1994.

7. Справочник разработчика и конструктора РЭА. Элементная база. - М.: ИТАР-ТАСС, 1993.

8. Шило В.Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. - М.: Сов. радио, 1979.

9. Преснухин Л.Н., Воробьев Н.В., Шишкевич А.А. Расчет элементов цифровых устройств: Учеб. пособие / Под ред. Л.Н.Преснухина. - М.: Высшая школа, 1982.

10. Схемотехника ЭВМ: Методические указания по курсовому проектированию./Лернер М.И., Смирнов А.М., Шадрин М.П., Трифонов Е.Ф. - Пенза, РИО ППИ, 1986.

11. Чулков В.А., Смагин Ю.А., Фролов Г.В. Компьютерное макетирование электронных схем: Методическое пособие. - Пенза, Изд-во Пензенского технологического института, 1999.